DE2412339C2 - Monolithic high density bodies made of silicon nitride and silicon carbide - Google Patents
Monolithic high density bodies made of silicon nitride and silicon carbideInfo
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Description
Aus der US-PS 8 66 444 aus 1970 ist das Reaktionssintern von Silicium in Gegenwart von Siliciumcarbid bekannt. Die so erhaltenen Formkörper sind unter den gegebenen Umständen als dicht, hart und widerstandsfähig bezeichnet worden und eignen sich als Schleifkorn zur Herstellung von Schleifscheiben oder aufgrund der thermischen und chemischen Widerstandsfähigkeit als elektrische Heizleiter. Nähere Angaben zu Dichte, Festigkeit bei Raumtemperatur und in der Wärme und elektrische Widerstandswerte sind nicht angegeben. Aus der US-PS 33 94 026 ist es bekannt, Siliciumcarbid dem Silicium für das Reaktionssintern zu Siliciumnitrid zuzusetzen, um dessen Kriechfestigkeit zu verbessern. Die Festigkeitswerte sind nicht als zufriedenstellend zu bezeichnen. Ein Forschungsbericht der Firma Westinghouse Nr. 100014-68-C-0323 erwähnt eine Zugabe von Siliciumcarbid mit einer Körnung von etwa 5 μΐη zu Siliciumnitrid, um aus diesem Gemisch durch Heißpressen Formkörper verbesserter Querbiegefestigkeit oder Bruchmoduls herzustellen. Die dort angegebenen Versuchsergebnisse lassen zwar eine gewisse Verbesserung erkennen, jedoch sind die angegebenen Werte für Bruchmodul oder Querbiegefestigkeit nicht zufriedenstellend; auch wird dort keine Angabe zum elektrischen Widerstand der Formkörper gemacht. Im Hinblick auf die grobe Korngröße (das kleinste Korn ist 5 μΐη) wird der elektrische Widerstand der Formkörper selbst bei relativ hohen Konzentrationen an SiC durch seine Isolierwirkung gegenüber dem Siliciumnitrid beträchtlich sein.From US-PS 8 66 444 from 1970 the reaction sintering of silicon in the presence of silicon carbide is known. The moldings obtained in this way are dense, hard and resistant under the given circumstances have been designated and are suitable as abrasive grain for the production of grinding wheels or due to the thermal and chemical resistance as an electrical heating conductor. More details on density, Strength at room temperature and in the heat and electrical resistance values are not given. From US-PS 33 94 026 it is known to silicon carbide silicon for the reaction sintering to silicon nitride add to improve its creep resistance. The strength values are not considered to be satisfactory to call. A Westinghouse research report No. 100014-68-C-0323 mentions one Addition of silicon carbide with a grain size of about 5 μΐη to silicon nitride in order to get through this mixture Hot pressing to produce moldings of improved transverse flexural strength or modulus of rupture. The ones specified there Test results show a certain improvement, but the values given are unsatisfactory for modulus of rupture or transverse bending strength; there is also no information about the electrical Resistance made of the molded body. With regard to the coarse grain size (the smallest grain is 5 μΐη) the electrical resistance of the molded body even with relatively high concentrations of SiC by its Insulating effect against the silicon nitride can be considerable.
Aus der US-PS 34 68 992 ist ein Verfahren zur Herstellung harter Produkte unbekannter Eigenschaften bekannt, wonach gleiche Teile Siliciumcarbid (SiC) und Siliciumnitrid (Si1N,,) in Gegenwart von 4% B2O3 gepreßt und anschließend an der Luft gebrannt werden. Einem NASA-Bericht 3-14333 ist zu entnehmen, daß dieFrom US-PS 34 68 992 a process for the production of hard products of unknown properties is known, according to which equal parts of silicon carbide (SiC) and silicon nitride (Si 1 N ,,) are pressed in the presence of 4% B 2 O 3 and then in air to be burned. A NASA report 3-14333 shows that the
•40 Zugabe von SiC-Whiskers zu Si3N4 und Heißpressen des Gemischs zu einer höheren Festigkeit des Formkörpers führt. Jedoch sind die damit erreichbaren Vorteile nicht ausreichend, um den Aufwand des Einsatzes von SiC-Whiskers zu rechtfertigen.• The addition of SiC whiskers to Si 3 N 4 and hot pressing of the mixture leads to a higher strength of the molded body. However, the advantages that can be achieved are not sufficient to justify the expense of using SiC whiskers.
Hinsichtlich eines Gehaltes an SiC und Siliciumaluminiumoxynitrid in Form körpern sind noch die US-PS 33 05 372 und 32 91 623 zu erwähnen. Dort geht es um Verfahren auf der Basis von Reaktionen, die zur Bildung eines Gemischs von SiC und Si3N4 unter Bildung von oder in Gegenwart von Tonerde AI2O3 führen. Bei der Nitrierung kann möglicherweise in geringem Umfang Siliciumaluminiumoxynitrid gebildet werden. Diesen beiden amerikanischen Patentschriften sind jedoch keine Angaben hinsichtlich der elektrischen und physikalischen Eigenschaften der Verfahrensprodukte zu entnehmen, die einen Vergleich mit den nach vorliegender Erfindung herzustellenden Formkörpern zuließenWith regard to a content of SiC and silicon aluminum oxynitride in the form of bodies, the US-PS 33 05 372 and 32 91 623 are to be mentioned. This deals with processes based on reactions that lead to the formation of a mixture of SiC and Si 3 N 4 with the formation of or in the presence of alumina Al 2 O 3 . Silicon aluminum oxynitride may possibly be formed to a small extent during nitriding. However, these two American patents do not contain any information with regard to the electrical and physical properties of the process products which would allow a comparison with the molded bodies to be produced according to the present invention
Für verschiedene Anwendungsgebiete von heißgepreßtem Siliciumnitrid wäre die Möglichkeit der Einstellung
der elektrischen Leitfähigkeit (bzw. deren Kehrwert des elektrischen Widerstands) außerordentlich anstrebenswert,
jedoch dürfte die Einstellung der Leitfähigkeit nicht auf Kosten der Querbiegefestigkeit oder des
Bruchmoduls bei Raumtemperatur oder in der Wärme gehen.
Aufgabe der Erfindung sind nun hochdichte Formkörper auf der Basis von Siliciumnitrid, enthaltend
Siliciumcarbid mit einstellbarem elektrischen Widerstand und ungewöhnlich hoher Querbiegefestigkeit bzw.
Bruchmodul bei Raumtemperatur und in der Hitze, die nach dem an sich bekannten Verfahren des Heißpressens
hergestellt worden sind.For various areas of application of hot-pressed silicon nitride, the possibility of setting the electrical conductivity (or its reciprocal value of the electrical resistance) would be extremely desirable, but the setting of the conductivity should not be at the expense of the transverse bending strength or the modulus of rupture at room temperature or in the heat.
The object of the invention is now high-density molded bodies based on silicon nitride, containing silicon carbide with adjustable electrical resistance and unusually high transverse flexural strength or modulus of rupture at room temperature and in the heat, which have been produced by the known method of hot pressing.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in den monolithischen hochdichten Körpern 10 bis 50 Gew.-% Siliciumcarbid mit einer mittleren Teilchengröße von Sl μπα in einer Grundmasse von Siliciumnitrid und/oder SiIi-This object is achieved in that in the monolithic high-density bodies 10 to 50 wt .-% silicon carbide with an average particle size of Sl μπα in a matrix of silicon nitride and / or SiIi-
(i0 ciumaluminiumoxynitrid, welches in der Hauptsache in der/?-Modifikation oder -Phase vorliegt, eingebettet ist und darüber hinaus ein geringer Anteil eines komplexen Metallsilicats vorliegt, welches durch Reaktion des Sinterhilfsmittels beim Heißpressen gebildet worden ist. Die erfindungsgemäßen Körper weisen bei 200C und 4-Punkt-Auflage einen Bruchmodul von zumindest 69 000 N/cm2 und bei 1375°C und 3-Punkt-Auflage von zumindest 27 600 N/cm3 auf, wobei der spezifische Widerstand zwischen 1 und 1 · 107 Ω · cm liegt. Bevorzugt(i0 ciumaluminiumoxynitrid which mainly in the /? -. present modification, or phase, is embedded and moreover a small portion of a complex metal silicate is present which has been formed by the reaction of the sintering aid in hot pressing the bodies of the invention have at 20 0 C and 4-point support a modulus of rupture of at least 69,000 N / cm 2 and at 1375 ° C and 3-point support of at least 27,600 N / cm 3 , the specific resistance between 1 and 1 · 10 7 Ω · Cm is preferred
h5 beträgt der Siliciumcurbidgehalt 30 bis 40 Gew.-%. Die Eigenschaften besonders bevorzugter erfindungsgemäßer Körper sind in den Untcransprüchen angegeben.h5, the silicon curbide content is 30 to 40% by weight. The properties of particularly preferred according to the invention Bodies are indicated in the claims.
!•"ür die Herstellung der erfindungsgemäßen Körper wird sehr feines Siliciumcarbid und außerordentlich feines »-Siliciumnitrid als homogene Mischung mit einem Sinterhilfsmittel heiß gepreßt, wodurch man einVery fine silicon carbide and extremely fine silicon carbide are used for the production of the bodies according to the invention »-Silicon nitride hot-pressed as a homogeneous mixture with a sintering aid, whereby one
ineinander fixiertes Gefüge von Siliciumnitrid und Siliciumcarbid erreicht. Die Fig. 1 bis 3 zeigen Mikrofotografien (1000 X) im Auflicht von Produkten aus verschiedenen Gemischen von Si1N., und SiC, nämlich 90 : 10 bzw. 75 : 25 bzw. 65 : 35. Die eingeblendete Skala zeigt kleinste Unterteilung von 2,85 um; die Bilder lassen graues Siliciumnitrid und weißes Siliciumcarbid erkennen. Das gröbste SiC-Korn ist 3 bis 5 u.m, während die mittlere Körnung bei maximal 1 μπι liegt. Da es sich um nicht geätzte Proben handelt, ist den Mikrofotografien nicht zu entnehmen, ob die Siliciumcarbidteilchen einkristallin oder polykristallin sind. Die einzelnen SiliciumnitridteiJchen sind nicht unterscheidbar.A fixed structure of silicon nitride and silicon carbide is achieved. 1 to 3 show photomicrographs (1000 X) in incident light of products made from various mixtures of Si 1 N. and SiC, namely 90:10 or 75:25 or 65:35. The scale shown shows the smallest subdivisions of 2.85 µm; the images reveal gray silicon nitride and white silicon carbide. The coarsest SiC grain is 3 to 5 μm, while the average grain size is a maximum of 1 μm. Since the samples are not etched, the photomicrographs do not indicate whether the silicon carbide particles are single crystal or polycrystalline. The individual silicon nitride particles cannot be distinguished.
Fig. 4 zeigt eine elektronenmikroskopische Aufnahme der Bruchfläche eines Formkörper aus einem Gemisch Si3N4 : SiC = 65 : 35 bei 2000 X. Si3N4 läßt sich nicht von SiC unterscheiden. Die mittlere Korngröße liegt offensichtlich unter 1 μπι.4 shows an electron microscope image of the fracture surface of a shaped body made from a mixture of Si 3 N 4 : SiC = 65: 35 at 2000%. Si 3 N 4 cannot be distinguished from SiC. The mean grain size is obviously below 1 μm.
Aus dem Vergleich der Fig. 1 bis 3 lassen sich die elektrischen Eigenschaften der Produkte erläutern. Im Gefüge, wie es in F i g. 1 dargestellt ist, dominiert als Grundmasse Siliciumnitrid. Jedes SiC-Teilchen ist vollständig von isolierendem Si3N4 (elektrischer Widerstand > 1 · 1010 Ω · cm, abhängig von der Reinheit) umgeben. Ein Strompfad existiert nicht, so daß der Formkörper einen hohen Widerstand besitzt. In dem in Fig. 2 gezeigten Mikxogefüge dominiert die Grundmasse des Siliciumnitrids, jedoch liegen die SiC-Teilchen näher aneinander und berühren sich an vielen Stellen. Es ist somit die Möglichkeit einer beschränkten Anzahl von Strompfaden gegeben und damit der Widerstand des Formkörpers geringer. Das Mikrogefüge der F ig. 3 läßt erkennen, daß noch immer Siliciumnitrid als Matrix vorliegt, jedoch bilden anscheinend die SiC-Teilchen eine ununterbrochene miteinander verbundene Phase, so daß eine erhöhte Anzahl von Strompfaden vorhanden ist, gleichbedeutend mit geringerem Widerstand.The electrical properties of the products can be explained by comparing FIGS. 1 to 3. In the structure, as shown in FIG. 1, silicon nitride dominates as the matrix. Each SiC particle is completely surrounded by insulating Si 3 N 4 (electrical resistance> 1 · 10 10 Ω · cm, depending on the purity). A current path does not exist, so that the molded body has a high resistance. In the microstructure shown in FIG. 2, the matrix of silicon nitride dominates, but the SiC particles are closer to one another and are in contact in many places. There is thus the possibility of a limited number of current paths and thus the resistance of the molded body is lower. The microstructure of fig. 3 shows that silicon nitride is still present as a matrix, but the SiC particles appear to form an uninterrupted interconnected phase, so that there is an increased number of current paths, which means less resistance.
In der folgenden Tabelle 1 sind die elektrischen Eigenschaften, nämlich der spezifische Widerstand, und die mechanischen Eigenschaften, nämlich der Bruchmodul, bei Raumtemperatur und in der Wärme von Formkörpern angegeben, die aus 100% Si3N4 und abgestuften Mengen an SiC bis zu einem Verhältnis Si3N4: SiC = 60 : 40 bestehen. Die Widerstandswerte stehen in guter Übereinstimmung mit dem, was aus dem Mikrogefüge zu erwarten war.In the following Table 1, the electrical properties, namely the specific resistance, and the mechanical properties, namely the modulus of rupture, at room temperature and in the heat of moldings are given, which consist of 100% Si 3 N 4 and graded amounts of SiC up to one Ratio Si 3 N 4 : SiC = 60:40 exist. The resistance values are in good agreement with what was to be expected from the microstructure.
Zur Bestimmung des spezifischen Widerstands wurde ein Prüfkörper 3,175 · 6,35 · 50,8 mm in einen Stromkreis geschaltet und die Stromstärke / für konstante Wechselspannung E unter Berücksichtigung von Zeit und Temperatur bestimmt. Der Widerstandswert R bzw. der spezifische Widerstand ρ ergeben sich aus den Gleichungen To determine the specific resistance, a test piece 3.175 × 6.35 × 50.8 mm was connected to a circuit and the current strength / for constant alternating voltage E was determined , taking time and temperature into account. The resistance value R and the specific resistance ρ result from the equations
R=J- bzw. R = J- resp.
Si3N4 Si 3 N 4
SiCSiC
Mittl. Körnung PhasenMean Grain phases
Verunreinigungen (Gew.-%) Mg Ca Fe AlImpurities (wt%) Mg Ca Fe Al
< 0,149 mm 92% a-Si3N4 <0.149 mm 92% a-Si 3 N 4
< 8% JO-Si3N4 <8% JO-Si 3 N 4
< 1% Si2ON2 <1% Si 2 ON 2
0,01-0,1 0,02-0,1 0,02-0,4 0,01-0,30.01-0.1 0.02-0.1 0.02-0.4 0.01-0.3
3-5 μΐπ
6He-SiC3-5 μΐπ
6He-SiC
0,1-0,3
0,1-0,30.1-0.3
0.1-0.3
Diese Pulver wurden in der entsprechenden Zusammensetzung gemischt und als Sinterhilfsmittel 3% Magnesiumarbonat - bezogen auf Siliciumnitridgewicht - zugesetzt. In einer mit Wolframcarbid ausgekleideten Kugelmühle wurde etwa 17 h in Isopropanol mit einem Mahlmedium aus Wolframcarbid auf die entsprechende Feinheit gemahlen. Dann wurde während 60 min unter einem Druck von 1380 N/m2 bei 1730 bis 1775°Cheiß gepreßt. Höhere Temperaturen erfordern höhere Siliciumcarbidanteile.These powders were mixed in the appropriate composition and 3% magnesium carbonate - based on silicon nitride weight - was added as a sintering aid. In a ball mill lined with tungsten carbide, grinding was carried out for about 17 hours in isopropanol with a grinding medium made of tungsten carbide to the appropriate fineness. This was followed by pressing for 60 minutes under a pressure of 1380 N / m 2 at 1730 to 1775 ° Hot. Higher temperatures require higher proportions of silicon carbide.
3030th
worin L die Länge und F die Querschnittsfläche des Prüfkörpers ist. Die Ergebnisse sind in der Tabelle 2 zusammengefaßt. Die den Untersuchungen für die Tabelle 1 und 2 herangezogenen Prüfkörper wurden aus folgenden Pulvern hergestellt.where L is the length and F is the cross-sectional area of the specimen. The results are summarized in Table 2. The test specimens used in the tests for Tables 1 and 2 were produced from the following powders.
40 45 50 5540 45 50 55
60 6560 65
Fortsetzungcontinuation
*) 4-Punki-Auflage, äußerer Abstand 38 mm, innerer Abstand 19 mm. ♦♦) 3-Punkt-Auflage, Abstand 25,4 mm. 20 ***) 3-Punkt-Auflage, Abstand 19 mm.*) 4-point support, outer distance 38 mm, inner distance 19 mm. ♦♦) 3-point support, distance 25.4 mm. 20 ***) 3-point support, distance 19 mm.
Die elektrischen Eigenschaften dieser Produkte wurden in der Tabelle 2 mit verschiedenen ähnlich hergestellten Produkten verglichen.The electrical properties of these products are shown in Table 2 with various similarly prepared Products compared.
25 Tabelle 225 Table 2
Probesample
(Si3N4/ SiC)(Si 3 N 4 / SiC)
Temperatur temperature
ZeitTime
Stromstärke Amperage
Spannungtension
Widerstand resistance
Spez. WiderstandSpecific resistance
Ω ■ cmΩ ■ cm
80/2080/20
35 B 70/30 35 B 70/30
60/4060/40
80/2080/20
70/3070/30
60/4060/40
70/3070/30
60/4060/40
R.T. = Raumtemperatur.R.T. = Room temperature.
Die Werte für Widerstand und spezifischen Widerstand sind die berechneten Werte.The values for resistance and specific resistance are the calculated values.
Die Produkte mit einem Gehalt von 20 bis 40 Gew.-% Siliciumcarbid haben sehr interessante elektrische Eigenschaften. Die Proben E und F wurden in Vorrichtungen zum Materialabtrag durch elektrische Entladung (Funkenerosionsabtrag) geprüft (12 A »Elox«); Abtraggeschwindigkeit 0,25 bis 0,50 mm/min. Aus obigen Versuchen ergibt sich, daß anscheinend die elektrischen Eigenschaften von Siliciumnitrid/Siliciumcarbid-Körpcrn, insbesondere solche mit 30 bis 40% Siliciumcarbid, beim Stromdurchgang zu einer Erwärmung des MaterialsThe products with a content of 20 to 40% by weight silicon carbide have very interesting electrical properties Properties. Samples E and F were placed in devices for material removal by electrical discharge (Spark erosion) tested (12 A »anodized«); Removal speed 0.25 to 0.50 mm / min. From the above experiments it appears that the electrical properties of silicon nitride / silicon carbide bodies, in particular those with 30 to 40% silicon carbide, cause the material to heat up when the current passes through it
Tühren. Die letztlich erreichte Temperatur, die Aufheizgeschwindigkeit und die erforderliche Stromstärke lassen sich durch die Zusammensetzung der Körper einstellen. So lassen sich die verschiedensten elektrischen Bauteile mit hoher Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit durch entsprechende Einstellung ihrer elektrischen Eigenschaften herstellen. Damit hat man die Möglichkeit der verschiedensten Werkstoffe für Heizelemente oder für die Herstellung komplexer Formkörper, wobei der Materialabtrag durch elektrische Entladung nur eine s der möglichen Verfahren für billige Produktion ist.Dozen. The temperature ultimately reached, the heating-up speed and the required amperage do not change adjust themselves through the composition of the body. A wide variety of electrical components can be with high strength and resistance to oxidation by adjusting their electrical properties accordingly Establish properties. This gives you the option of using a wide variety of materials for heating elements or for the production of complex moldings, where the removal of material by electrical discharge only takes a s is the possible method for cheap production.
Nach einer anderen Ausgestaltungsform der Erfindung kann in dem heißgepreßten Produkt das Siliciumnitrid ganz oder teilweise durch Siliciumaluminiumoxynitrid ersetzt sein. Unter dem Begriff »Siliciumaluminiumoxynitrid« versteht man einen Stoff, der Silicium, Aluminium, Sauerstoffund StickstoiTin Form einer festen Lösung von Aluminiumoxid oder Aluminium in Siliciumnitrid oder Siliciumoxynitrid enthält oder aber als Substitutionsverbindung vorliegt, worin Aluminium und/oder Sauerstoff Silicium und/oder Stickstoff in dem Grundgefüge des Siliciumnitrids ersetzen.According to another embodiment of the invention, the silicon nitride can be used in the hot-pressed product be completely or partially replaced by silicon aluminum oxynitride. Under the term "silicon aluminum oxynitride" is a substance that contains silicon, aluminum, oxygen and nitrogen in the form of a solid solution of aluminum oxide or aluminum in silicon nitride or silicon oxynitride or as a substitution compound is present, wherein aluminum and / or oxygen silicon and / or nitrogen in the matrix of silicon nitride.
Das Gefiige von Siliciumaluminiumoxynitrid ist sehr ähnlich dem desjö-Siliciumnitrids, obwohl die Gitterabstände etwas größer sind und diese Gitteraufweitung vom Aluminiumgehalt abhängt. Es gibt verschiedene Möglichkeiten zur Herstellung von Siliciumaluminiumoxynitrid (Jack und Wilson, »Nature Physical Science« Bd. 238, iO. Juli 1972, Seite 28 und 29).The structure of silicon-aluminum oxynitride is very similar to that of desjö-silicon nitride, although the lattice spacing are slightly larger and this lattice expansion depends on the aluminum content. There are different Possibilities for the production of silicon aluminum oxynitride (Jack and Wilson, "Nature Physical Science" Vol. 238, OK. July 1972, pages 28 and 29).
Danach wird Aluminiumoxid mit Siliciumnitrid unter Bildung von Siliciumaluminiumoxynitrid umgesetzt. Die Formel entspricht in etwa Si6_07SvAl067vN8.vOv. Nach einem älteren Vorschlag kommt man zu einem Siliciumaluminiumoxynitrid der Formel Si2-VA1VON2.Thereafter, aluminum oxide is reacted with silicon nitride to form silicon aluminum oxynitride. The formula roughly corresponds to Si 6 _ 07Sv Al 067v N 8 . v O v . According to an older proposal, a silicon aluminum oxynitride of the formula Si 2 - V A1 V ON 2 is obtained .
Siliciumaluminiumoxynitrid-haltige Produkte werden dann bevorzugt, wenn zusammen mit hoher Warmfestigkeit optimale Oxidationsbeständigkeit erforderlich ist. Das Gemisch von Siliciumaluminiumoxynitrid und Siliciumcarbid hat auch den Vorteil, daß man es sintern kann, ohne es heiß pressen zu müssen. Die bisherigen Untersuchungen zeigen jedoch noch nicht, daß man maximale Kaltfestigkeiten nur durch Sintern erreichen kann. Eine bevorzugte Methode zur Herstellung dieser Siliciumaluminiumoxynitrid-haltigen Produkte wird im folgenden beschrieben:Products containing silicon aluminum oxynitride are preferred when they are combined with high heat resistance optimal oxidation resistance is required. The mixture of silicon aluminum oxynitride and Silicon carbide also has the advantage that it can be sintered without having to press it hot. The previous However, studies have not yet shown that maximum cold strengths can only be achieved by sintering can. A preferred method of making these silicon aluminum oxynitride-containing products is in described below:
105 g Siliciumnitrid obiger Spezifikation wurden mit 105 g Aluminiumoxid und 90 g des Siliciumcarbids obiger Charakterisierung gemischt. Das Aluminiumoxid war hochrein und hatte eine Korngröße von 5 μίτι. Das Gemisch wurde mit 400 cm3 Isopropanol 20 h in einer mit Wolframcarbid ausgekleideten Mühle mit Wolframcarbidkugeln gemahlen, der Schlamm durch ein 43^m-Sieb gegossen und der Filterkuchen getrocknet. 150 g des Pulvers wurden in eine Graphitform - 0 76 mm - gefüllt und bei 175O0C 30 min unter einem Druck von 2070 N/cm2 heiß gepreßt. Der erhaltene Körper hatte eine Dichte von 3,11 g/cm3.105 g of silicon nitride of the above specification were mixed with 105 g of aluminum oxide and 90 g of the silicon carbide of the above characterization. The aluminum oxide was highly pure and had a grain size of 5 μm. The mixture was ground with 400 cm 3 of isopropanol for 20 hours in a mill with tungsten carbide balls lined with tungsten carbide, the sludge was poured through a 43 μm sieve and the filter cake was dried. 150 g of the powder were placed in a graphite mold - 0 76 mm - and filled cm 2 was pressed at 175O 0 C for 30 min under a pressure of 2070 N / hot. The body obtained had a density of 3.11 g / cm 3 .
Ein Teil des Körpers wurde gemahlen und das Pulver der Röntgenbeugungsanalyse unterworfen. Es lag nur daSjß-Siliciuninitridgefiige und die Siliciumcarbidphase vor. Die Banden des Siliciumnitrids waren etwas zu größeren Gitterabständen verschoben. Daraus läßt sich der Schluß ziehen, daß das gesamte Aluminiumoxid als Teil des Gefüges im .^-Siliciumnitrid vorliegt.A part of the body was ground and the powder was subjected to X-ray diffraction analysis. It just lay the silicon nitride structure and the silicon carbide phase. The bands of the silicon nitride were a little too larger Grid spacing shifted. From this it can be concluded that all of the alumina is a part of the structure is present in. ^ - silicon nitride.
Aus dem obigen Körper wurden Prüfkörper geschnitten (3,175 - 6,35 · 50 bis 76 mm). Der spezifische Widerstand betrug etwa 7 Ω · cm und der mittlere Bruchmodul bei 3-Punkt-Auflage und Raumtemperatur 48 852 N/cm2. Der spezifische Widerstand ist ähnlich dem vergleichbaren Produkt mit Si3N4: SiC = 70 ■ 30 aus Tabelle 1.Test specimens (3.175 - 6.35 x 50 to 76 mm) were cut from the above body. The specific resistance was about 7 Ω · cm and the mean modulus of rupture with 3-point support and room temperature was 48 852 N / cm 2 . The specific resistance is similar to the comparable product with Si 3 N 4 : SiC = 70 · 30 from Table 1.
Siliciumaluminiumoxynitrid kann möglicherweise über die gesamten Zusammensetzungen, wie sie für SiIiciumitrid angegeben wurden, verwendet werden. Im allgemeinen wird Siliciumnitrid fester sein, insbesondere bei Raumtemperatur, als Siliciumaluminiumoxynitrid. Letzteres hat jedoch Vorteile hinsichtlich Warmfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit. Im allgemeinen weist Siliciumaluminiumoxynitrid überragende Temperaturwechselbeständigkeit und geringe Wärmedehnung auf.Silicon aluminum oxynitride can possibly have overall compositions such as those for silicon nitride should be used. In general, silicon nitride will be stronger, especially at room temperature, as silicon aluminum oxynitride. The latter, however, has advantages in terms of heat resistance and oxidation resistance. In general, silicon aluminum oxynitride has excellent thermal shock resistance and low thermal expansion.
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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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